大物课件a222相对论

1、上次课内容获得线偏振光的方法：使用偏振片光以特角入射两种介质的分界面双折射现象1利用晶体的双折射现象，可以使自然光变成线偏振光。这其中一种典型的光学器件称为耳棱镜四、耳棱镜晶体双折射产生的o光和e光较小，从晶体出射时两光束互相一的线偏振宽光束。主截面方向夹角一般，难以获得单光轴两宽光束晶面法线能否不让其中的一束光从末端输出？2被涂黑的器壁吸收光轴主截面修磨成 68将 71O光光光切割后再用胶树胶粘合O光具备全反射条件= 1.66= 1.55= 1.49上述设计可保证大于全反射临界角胶只有光 从端面输出3耳棱镜工作原理速度 光速相对论量子物理学相对论物理学高速量子物理学经典物理学低速物体线度(m

2、)宏观10-10微观:Einstein现代时空观的创始人相对论的创建是二十世纪物理学最伟大的成就之一。1905年建立了基于惯性参考系的时间、空间、运动及其相互关系的物理新理论狭义相对论。1915年又将狭义相对论原理向非惯性系进行推广，建立了广义相对论，进一步揭示了时间、空间、物质、运动和引力之间的性质。本章重点介绍狭义相对论的基本原理。5第6章狭义相对论基础事件：用四个坐标(来代表一个事件时空变换：不同参照系之间时空坐标之间的关系6x, y, z, t)6.1相对性原理和变换一、经典力学的时空观（绝对时空观）1、空间的绝对性（长度测量与参照系无关）2、时间的绝对性（时间测量与参照系无关）3、时

3、空的独立性（三和一维时间无关）4、质量是和运动无关的常量（质量与参照系无关）7PxP y z,t z,t二、变换YssP .Yurr OXOXtZZu tut tx = x +u t y =y1、坐标变换式x = x写成分量式：正变换y =y逆变换zzzz=t = tt = t 绝对时空观是变换的基本前提8S系S系d 速度变换与加速度变换 r urut a a dt vvut t正变换两个都是惯性系u是恒量逆变换两个惯性系中9a aax axay ayaz azax axay ayaz aza a duxxdtay ayaz aza a duxxdtay ay az azvx vx uvy v

4、yvz vzvx vx uv y vyvz vzt t r ut av v uar变换惯性系SSaa变换力与参考系无关Fm在牛F顿力质量与参考系无关m m m 学中FaFa等价三、力学的相对性原理10力学规律对一切惯性系都是等价的三、力学的相对性原理力学现象对一切惯性系来说，都遵从同样的规律；或者说，在研究力学规律时,一切惯性系都是等价的。如：动量守恒定律m1v1m vSS210220 m vm1v121022011力学规律对一切惯性系都是等价的6.2相对性原理和光速不变一、绝对时空观遇到绝对时空观变换力学的相对性原理力学规律对一切惯性系都是等价的相对性原理与变换产生12电磁学规律在变换下不具

5、有相同的形式力学规律在变换下具有相同的形式二、狭义相对论的基本原理狭义相对论的两条基本假设1、相对性原理：物理定律在所有惯性系中都是相同的2、光速不变原理：在所有惯性系中，空）中的光速具有相同的量值c空间（真Einstein 的相对性理论Newton理论的力学规律是发展一切物理规律观念上的力学长度、时间的测量与参考系无关（绝对时空观）长度、时间的测量与参考系有关（相对论时空观）速度(光速)与参考系有关光速与参考系无关狭义相对论力学136.5变换坐标变换一、三个条件：1.满足相对性原理：变换保证所有基本物理规律在不同惯性系有相同形式，体现相对论时空观2.满足光速不变原理3.质点速度远小于光速时，

6、为变换14Px, y, z, t Px, y, z, tyyuSuPx(x)t Sxx utc2x y yz zt u2u21 c21 c2oo坐标变换 时间(t)与空间(x)有关(三和一维时间彼此相互联系)(不是独立于运动之外) 空间(x)时间(t)与速度(u)有关 uc变换无意义 速度有极限15S系S系在惯性系中系相对系的速率u = 0.6 c , 在系中观察一事件发生的时空坐标为 t = 210 - 4 s, x = 510 3 m , 则该事件发生在系中的时空坐标为 m 。s ，解：2.38 10 - 4(s)-3.88 104(m)16例题 甲乙两人所乘飞行器沿ox 轴作相对运动。甲

7、测得两个事件的时空坐标为x1=6104m， y1=z1=0 ，t1=210-4 s ； x2=12104m， y2=z2=0， t2=110-4 s，若乙测得这两个事件同时发生于t 时刻，问：乙对于甲的运动速度是多少？乙所测得的两个事件的空间间隔是多少？v解：（1）设乙对甲的运动速度为，由变换 t x 1ut 2c1 217可知,乙所测得的这两个事件的时间间隔是 t t u x x1t t 2121212c1 2c按题意，t2 t1 0 ,v 2代入已知数据，有1x ut（2）根据x 变换1 2可知,乙所测得的两个事件的空间间隔是 t 5.20104 mx ut21211 186.6相对论速度

8、变换P 的运动 速度变换式vv dxxdvvtdxxdt u (utx)坐标变换xdc2 td u (c2 x vxxdtdtvxu1 vxc219P 的运动 速度变换式vv dy dyvvdtyydtut (t y y坐标变换x)c2dy vdtu v (1 )xyc2dtdtv yu2u2vvy 1 v 1 zuc2zuc21 1 vvxxc2c220当 uc 时vx = vx +u正变换逆变换vx uvx uvvxuxu1 1 vvxxc2c2v yvyu2u21 c21 c2vyvyvy =vyuuc21 1 vvxxc2u2vu2v1 zvvz =vz1 zvzuc2zuc21 v1 v c2xxc2速度变换是速度变换在低速时的极限情况21速度变换式su例sc求：飞机上灯光对地球的速度。vx = c u = uc+uvx +u= cv=1+ uc xv u x 1+cc2222ABC（A对地）0.8（A测B）（A测C）（地测B）（地测C）0.90.9（反向）0.80.90.3570.80.90.90.80.9880.80.9（反向）23（C 对